河運高速地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)項目建議書

1、河運高速地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)項目建議書第 頁共12頁 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark0 o Current Document -、工程概況 2 HYPERLINK l bookmark2 o Current Document 1.1河運高速公路項目概況 2. HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 12氣候概況2. HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 1.3工程內(nèi)容及范圍2. HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 二、系統(tǒng)設(shè)計

2、方案 3 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 2.1設(shè)計依據(jù)3. HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 2.2地源熱泵系統(tǒng)綜述3.2.3冷/熱負(fù)荷計算7. HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 2.4地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計8. HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 三、經(jīng)濟性分析11 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 3.1、初投資同傳統(tǒng)中央空調(diào)對比 11 HYP

3、ERLINK l bookmark20 o Current Document 3.2、運行費用同傳統(tǒng)中央空調(diào)對比 11 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 3.3、經(jīng)濟效益分析 11、工程概況1.1河運高速公路項目概況河運高速即河津至運城高速公路，是山西省三縱十一橫十一環(huán)”主骨架西縱的重要組成部分。該項目起點位于河津市，終點位于鹽湖區(qū)，列在今年要建成的1000公里高速公路內(nèi)。全線位于運城市境內(nèi)，接建成的運風(fēng)、運三高速，最終與連霍高速相連，形 成山西省西縱高速的南出口。河運高速全線包括萬榮、臨猗兩個服務(wù)區(qū)，及河津南、萬榮西、閻景、臨猗北、臨 猗西五

4、個收費站。12氣候概況運城市氣候?qū)贉貛Т箨懶裕昃鶜鉁?11.8至137C, 月零下C至6C,七月24 至28 C ,年降雨量490至620毫米。霜凍期在十月中旬至次年三月低。無霜期 186至 235天運城地區(qū)采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)室外氣象參數(shù):臺站位臵大氣壓力(hPa)室外計算干球溫度(C )夏季空氣 調(diào)節(jié)室外 計算濕球 溫度(C)最熱月 平均溫 度(C)室外計算相對濕度()北緯東經(jīng)冬季夏季冬季夏季冬季最冷 月月 平均夏季 最熱 月月 平均采暖空氣調(diào)節(jié)最低日平均空氣調(diào)節(jié)空氣 調(diào)節(jié) 日平 均35111982963-7-9-13.235.531.425.927.357691.3工程內(nèi)容及范圍該地源熱

5、泵中央空調(diào)系統(tǒng)用于河運高速全線兩個服務(wù)區(qū)和五個收費站全部建筑物 的夏季制冷和冬季制熱；總建筑空調(diào)面積約20000 m2，要求該空調(diào)系統(tǒng)在滿足舒適型空調(diào) 效果的同時，能夠體現(xiàn)國家節(jié)能環(huán)保的能源政策方針，減少碳排量，具有較高的經(jīng)濟性、 節(jié)能性、環(huán)保型意義。二、系統(tǒng)設(shè)計方案2.1設(shè)計依據(jù)1、主要設(shè)計規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范(GB 50366-2005)采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范(GBJ-2003)建筑給排水及采暖工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范( GB50242 - 2002)民用建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)(采暖居住建筑部分)(JGJ26-95)夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)(JCJ134-2001)建筑工程

6、施工質(zhì)量驗收統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)(GB 50300-2001)建筑設(shè)計防火規(guī)范(GBJ16-87)埋地聚乙烯給水管道工程技術(shù)規(guī)程(CJJ101- 2004)其他必需的規(guī)范、規(guī)程2、設(shè)計基礎(chǔ)資料民用建筑暖通空調(diào)設(shè)計技術(shù)措施；采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計手冊室外空氣的空調(diào)設(shè)計參數(shù)：甲方提供的建筑圖紙； 地質(zhì)情況：本次地源熱泵空調(diào)是在地下土壤為粘土的基礎(chǔ)上設(shè)計。2.2地源熱泵系統(tǒng)綜述地源熱泵系統(tǒng)技術(shù)概念地源熱泵是一種利用地下淺層地?zé)豳Y源(也稱地能，包括地下水、土壤或地表水等) 的低溫低位熱能資源，采用熱泵原理，通過少量的高位電能輸入，實現(xiàn)低位熱能向高位 熱能轉(zhuǎn)移，既可供熱又可制冷的高效、環(huán)保、節(jié)能的熱泵技術(shù)。地源熱泵

7、技術(shù)原理和地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)分類地下淺層地?zé)豳Y源分別在冬季作為熱泵供暖的熱源和夏季空調(diào)的冷源，即在冬季， 把地能中的熱量 取”出來，提高溫度后，供給室內(nèi)采暖；夏季，把室內(nèi)的熱量取出來， 釋放到地下去。地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)主要分三部分：室外地能換熱系統(tǒng)、水源源熱泵機組和室內(nèi) 采暖空調(diào)末端系統(tǒng)。地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)按照室外換熱方式不同可分為四類：(1) 土壤源熱泵中央 空調(diào)系統(tǒng)；（2）地下水源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)；（3）單井換熱熱井中央空調(diào)系統(tǒng)；（4） 地表水源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)。根據(jù)室外循環(huán)水是否為密閉系統(tǒng)，分為開環(huán)系統(tǒng)和閉環(huán)系 統(tǒng)。地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)特點1）屬可再生能源利用技術(shù)地源熱泵是利用了地

8、球所儲藏的太陽能資源作為冷 /熱源，進行能量轉(zhuǎn)換的供暖空調(diào) 系統(tǒng)。其中可以利用土壤或水體，包括地下水或河流、地表的部分的河流和湖泊以及海 洋。地表土壤和水體不僅是一個巨大的太陽能集熱器，收集了約47%的太陽輻射能量，比人類每年利用能量的500倍還多（地下的水體是通過土壤間接的接受太陽輻射能量）， 而且是一個巨大的動態(tài)能量平衡系統(tǒng)，地表的土壤和水體自然地保持能量接受和發(fā)散的 相對的均衡。這使得利用儲存于其中的近乎無限的太陽能或地能成為可能。所以說，地 源熱泵利用的是清潔的可再生能源的一種技術(shù)。2）高效節(jié)能地源熱泵可利用的地下水或土壤溫度冬季為 8-15C，熱源溫度比環(huán)境空氣溫度高， 所以熱泵循環(huán)

9、的蒸發(fā)溫度提高，能效比也提高。而夏季地下水或土壤為10-24C，冷源溫度比環(huán)境空氣溫度低，所以制冷的冷凝溫度降低，使得冷卻效果好于風(fēng)冷式和冷卻塔 式，機組效率提高。據(jù)美國環(huán)保署EPA估計，設(shè)計安裝良好的水源熱泵，平均來說可以 節(jié)約用戶3040%的供熱制冷空調(diào)的運行費用。3）節(jié)水省地以土壤或地下水等為冷熱源，向其放出熱量或吸收熱量，不消耗水資源，不會對 其造成污染。省去了鍋爐房及附屬煤場、儲油房、冷卻塔等設(shè)施，機房面積大大小于常規(guī)空調(diào) 系統(tǒng)，節(jié)省建筑空間，也有利于建筑的美觀。4）運行穩(wěn)定可靠地下水或土壤的溫度一年四季相對穩(wěn)定，其波動的范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于空氣的變動。是很 好的熱泵熱源和空調(diào)冷源，水體溫度

10、較恒定的特性，使得熱泵機組運行更可靠、穩(wěn)定， 也保證了系統(tǒng)的高效性和經(jīng)濟性，不存在空氣源熱泵的冬季除霜等難點問題。5）環(huán)境效益顯著地源熱泵使用電能，電能本身為一種清潔的能源，但在發(fā)電時，消耗一次能源并導(dǎo) 致污染物和二氧化碳溫室氣體的排放。所以節(jié)能的設(shè)備本身的污染就小。地源熱泵技術(shù)采用的制冷劑，可以是 R22或R134a、R407c和R410A等替代工質(zhì)。地源熱泵的運行沒有任何污染，可以建造在居民區(qū)內(nèi)，沒有燃燒，沒有排煙，也沒有廢棄物，不需要堆放燃料廢物的場地，且不用遠(yuǎn)距離輸送熱量。6）機多用，應(yīng)用范圍廣地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)可供暖、空調(diào)，一機多用，一套系統(tǒng)可以替換原來的鍋爐加 冷水機組的兩套裝臵

11、或系統(tǒng)。地源熱泵可應(yīng)用于賓館、商場、辦公樓、學(xué)校等建筑。7）自動運行地源熱泵由于工況穩(wěn)定，所以可以設(shè)計簡單的系統(tǒng)，部件較少，機組運行簡單可靠， 維護費用低；自動控制程度高，主要設(shè)備使用壽命長可達(dá)到 25年以上，室外換熱系統(tǒng) 使用壽命長可達(dá)到50年以上。2.2.4.該項目地源熱泵系統(tǒng)概述考慮到該項目的規(guī)模及經(jīng)濟性，最終選擇利用土壤源作為空調(diào)系統(tǒng)的模式；采用垂直 埋管形式（垂直埋管深度在凍土層以下，運城地區(qū)水平主橫埋管深度不得小于2米），利用地下淺層土壤溫度常年保持在 10C18C左右的特點，通過地下埋管內(nèi)的介質(zhì)循環(huán) 與土壤進行閉式熱交換達(dá)到供冷供熱目的。夏季通過熱泵將建筑內(nèi)的熱量轉(zhuǎn)移到地下， 對

12、建筑進行降溫；冬季通過熱泵將大地中的低位熱能提高品位對建筑供暖。圖1地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)運行原理圖2.3冷/熱負(fù)荷計算1室內(nèi)設(shè)計參數(shù)建筑類別夏季冬季溫度（C）相對濕度（%）溫度（C）相對濕度（%）辦公26-28 6518-20-餐飲25-28 30公寓25-27 7018-20-綜合服務(wù)26-28 6518-20-2冷/熱負(fù)荷計算根據(jù)采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范（GBJ-2003）中提供的工程經(jīng)驗值，該設(shè)計中夏季單位冷負(fù)荷和冬季單位熱負(fù)荷分別為：建筑類別夏季單位冷負(fù)荷（W/ m2）冬季單位熱負(fù)何（W/ m2）辦公10080餐飲150100公寓8060綜合服務(wù)11080根據(jù)服務(wù)區(qū)和收費站的各個建筑

13、物的使用功能和空調(diào)面積，確定冷熱負(fù)荷如下表:場區(qū)面積（m2）總冷負(fù)荷（KW）總熱負(fù)荷（KW）辦公餐飲公寓綜合服務(wù)合計萬榮服務(wù)區(qū)A區(qū)562.28001617.482179.76234.2174.4萬榮服務(wù)區(qū)B區(qū)674.530890.481617.483182.49316.6236.8臨猗服務(wù)區(qū)A區(qū)880.2808801665.83426.08341.7256.5臨猗服務(wù)區(qū)B區(qū)356.39001559.51915.89207.2153.3河津南收費站2242.34166002408.34249.1196.0萬榮西收費站1330.5166001496.5158.0123.0閻景收費站1330.516

14、6001496.5158.0123.0臨猗北收費站2247.9166002413.9249.7196.4臨猗西收費站1457.3166001623.3170.6133.2合計20142.7620851592.62.4地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計地源熱泵是以地下土壤層為冷(熱)源對建筑物進行供暖、供熱水和空調(diào)供應(yīng)的技術(shù)。地源熱泵全年運行工況穩(wěn)定，不需要其它輔助熱源及冷卻設(shè)備即可實現(xiàn)冬季供熱、 夏季供冷。所以，地源熱泵是一項高效節(jié)能型、環(huán)保型并能實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的新技術(shù)， 它既不會污染地下水，又不會影響地面沉降。本地源熱泵系統(tǒng)采用地耦管系統(tǒng)作為熱泵主機的冷熱源，通過室外地埋管管網(wǎng)對空 調(diào)房間夏季提供7C冷凍

15、水(冬季45C的熱水)，再通過室內(nèi)空調(diào)末端設(shè)備對每個房間 進行制冷及供暖。2.4.1、熱泵機組的設(shè)計(1)熱泵機組的選型熱泵機組的選型一般原則有：滿足系統(tǒng)的設(shè)計負(fù)荷；系統(tǒng)的初投資與運行費用小。根據(jù)以上的冷、熱負(fù)荷，選擇克萊門特高溫型水源螺桿熱泵機組。各場區(qū)熱泵機組選配情況如下表:場區(qū)機組型號臺數(shù)制冷量(KW)制冷功率(KW)制熱量(KW)制熱功率(KW)萬榮服務(wù)區(qū)A區(qū)PSRHH0851-Y1236.840.5233.851.9萬榮服務(wù)區(qū)B區(qū)PSRHH1201-Y1338.356.2339.274.9臨猗服務(wù)區(qū)A區(qū)PSRHH1302-Y1356.461.9354.179.4臨猗服務(wù)區(qū)B區(qū)PSRH

16、H0802-Y1212.336.821147.3河津南收費站PSRHH1102-Y1300.852.3299.768.3萬榮西收費站PSRHH0651-Y1176.230.9175.639.6閻景收費站PSRHH0651-Y1176.230.9175.639.6臨猗北收費站PSRHH1102-1300.852.3299.768.3Y臨猗西收費站PSRHH0651-Y1176.230.9175.639.6制冷工況：地下環(huán)路進水 25C，出水30C ;用戶側(cè)進水12C，出水7C ；制熱工況：地下環(huán)路進水10C，出水5C；用戶側(cè)進水40C，出水45C ；(2)熱泵機組的運行方案夏季制冷工況：開啟水源

17、熱泵機組作為建筑物空調(diào)的冷源，提供7C的冷凍水，對建筑物進行制冷冬季供暖工況：開啟水源熱泵機組作為建筑物空調(diào)熱源，提供45C的熱水,對建筑物進行制熱過渡季節(jié)：可用于正常的機組日常維護與保養(yǎng)。242、室外地耦管系統(tǒng)設(shè)計室外地耦管是地源熱泵系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵，本工程的重點也是室外地耦管的設(shè)計與施 工。由于對運城地區(qū)來說，以夏季空調(diào)為主，所以地下地耦管系統(tǒng)按夏季考慮，取最不 利情況下的計算結(jié)果作為依據(jù)。A、埋管形式：地源熱泵的地下埋管形式有豎直埋管和水平埋管兩種形式，本工程中，考慮到該項目可用埋管場地有限，推薦采用垂直埋管中的單U型管。采用制作成型的U型管，可節(jié) 約用地面積，換熱性能好，可安裝在建筑物基

18、礎(chǔ)、道路、綠地、廣場、操場等下面而不 影響上部的使用功能，見縫插針充分利用可利用的土地面積。B、管材的選取由于所有埋管均在建筑物基礎(chǔ)下面，一旦將埋管埋入，就不可能進行維修或更換， 這就要求保證埋管的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定并且耐腐蝕。根據(jù)地源熱泵施工規(guī)范要求選擇高密度 聚乙烯PE100管。額定承壓能力1.6Mpa,導(dǎo)熱系數(shù)0.42W/(mk)。C、地埋管管路負(fù)荷計算原理夏季向土壤中排放的熱量按下式計算:Q1 = Q11COP 1其中：Q夏季向土壤排放的熱量，KW ；Q 夏季設(shè)計總冷負(fù)荷，KW ；COR 設(shè)計工況下水源熱泵機組的制冷系數(shù)。冬季，室內(nèi)供暖時從土壤中吸取的熱量按下式計算： ( 1 )Q 2 =

19、Q? x 1 1、 COP2 i其中：Q2冬季從土壤中吸取的熱量，KW ；Q2冬季設(shè)計總熱負(fù)荷，KW ；COR設(shè)計工況下水源熱泵機組的制熱系數(shù)。D、本項目地埋管換熱系統(tǒng)估算由于未提供該區(qū)域地質(zhì)報告，根據(jù)經(jīng)驗埋管深度控制在100米，夏季每延米井深換熱量取60W/米，冬季每延米換熱量取30W/米，孔間距取4米，設(shè)計如下：場區(qū)計算打孔數(shù)量實際打孔數(shù)量占地面積(m2)萬榮服務(wù)區(qū)A區(qū)4651813萬榮服務(wù)區(qū)B區(qū)66721157臨猗服務(wù)區(qū)A區(qū)70771227臨猗服務(wù)區(qū)B區(qū)4246731河津南收費站59651040萬榮西收費站3538607閻景收費站3538607臨猗北收費站59651040臨猗西收費站35

20、38607合計4907829為了保證空調(diào)系統(tǒng)的使用效果和穩(wěn)定性，實際打孔數(shù)量為計算打孔數(shù)量的1.1倍。三、經(jīng)濟性分析3.1、初投資同傳統(tǒng)中央空調(diào)對比中央空調(diào)方案地源熱泵方案（萬兀）單冷機+燃煤鍋爐方案（萬元）室外打孔200PE管材150冷卻塔90儲煤場50室外施工費120120樓內(nèi)空調(diào)工程350350機房400450措施費100100合計13201160由于設(shè)計施工圖未出，以上各項投資為暫估價3.2、運行費用同傳統(tǒng)中央空調(diào)對比按夏季制冷天數(shù)120天、每天運行16小時；冬季制熱天數(shù)120天、每天運行16小 時進行分析。地源熱泵制冷能效比 5.5,制熱能效比4,水冷冷水機組制冷能效比5;工 業(yè)用電價按照0.8元/度、燃煤價格按照860元/噸，進行經(jīng)濟性分析比較：夏季供冷冬季供暖全年地源熱泵萬案機組：380kW0.8 元 /kW .